Knieendoprothetik – Sportorthopädische Möglichkeiten und Einschränkungen

Zusammenfassung

Patienten möchten sich nach einer Knieprothese häufig wieder sportlich betätigen. Die bisherigen Empfehlungen basieren jedoch auf dem Gefühl des Orthopäden und nicht auf wissenschaftlich fundierten Daten. Jede sportliche Aktivität bewirkt im Gelenk einen zusätzlichen Abrieb, was die Lebensdauer einer Prothese negativ beeinflussen kann. Um diesen Abrieb möglichst gering zu halten, sollten sportlichen Aktivitäten eine geringe Spannung auf dem Polyethylen Inlay hervorrufen.

Die folgende Arbeit versucht anhand der Literatur sowie biomechanischer Überlegungen sportliche Aktivitäten mit möglichst geringen Belastungen des Inlays zu finden. Beim Gehen auf der Ebene können Kniegelenkskräfte von 3- bis 4-mal Körpergewicht bei 20 ° Knieflexion auftreten. Beim abwärts Gehen steigen die Gelenkkräfte aufs 8 fache des Körpergewichts bei 40 ° Knieflexion.

Beim Fahrrad Fahren besteht eine Kniegelkenksbelastung von 1,2-mal Körpergewicht bei 80 ° und beim langsamen Joggen 8- bis 9-mal Körpergewicht bei 50 ° Knieflexion. Wegen der Geometrie der Femurkomponente spielt beim Kniegelenk, im Gegensatz zur Hüftprothese, auch der Flexionswinkel für die Kontaktfläche und die Inlay Spannung eine große Rolle. So kann eine Knieprothese extensionsnahe stärker belastet werden als in starker Flexion.

Aktivitäten wie Joggen produzieren sehr hohe Inlayspannungen und sollten nach einer Knieprothese gemieden werden. Auch abwärts Gehen produziert wegen der grossen Gelenkkraft und des Flexionswinkels hohe Inlay Spannungen. Beim Wandern sollten sich die Patienten auf das aufwärts Gehen beschränken und abwärts die Bahn benutzen. Falls die Patienten dennoch abwärts gehen müssen, sollten unbedingt Stöcke zur Entlastung gebraucht werden. Dies bringt eine Reduktion der Kniegelenksbelastung bis zu 20 %. Weiter empfiehlt sich ein Verzicht auf Abkürzungen sowie langsames Gehen. Fahrradfahren oder Power-Walking scheinen geeignete Sportaktivitäten nach einer Knieprothese zu sein.

Abstract

Many patients would like to resume some sport activities after total knee replacement; however, most recommendations are based on subjective opinion rather than scientific evidence.

The following paper presents a literature review of sports after total knee replacement and includes recommendations which are based on biomechanical laws. Most total knee designs show increased conformity near full extension. Beyond a certain knee flexion angle, the conformity ratio decreases due to a reduced femoral radius. Therefore, these designs accept higher loads near full extension than in flexion. In order to recommend suitable physical activities after total knee replacement, both the load and the knee flexion angle of the peak load must be considered. It has been shown that power walking and cycling produce the lowest polyethylene inlay stress of a total knee replacement and seem to be the least demanding endurance activities.

Jogging and downhill walking show high inlay stress levels and should be avoided. Hence, for mountain hiking, patients are advised to avoid descents or at least use ski-poles and walk slowly downhill to reduce the load on the knee joint. It must also be mentioned that any activity represents additional wear, which may affect the long-term results of total knee replacements. Further clinical studies are necessary to validate the biomechanical investigations.